丁倩倩 陈勤奋

（复旦大学附属华山医院血液科 上海 200040）

表观遗传学（epigenetics）是研究基因的核苷酸序列不发生改变、但基因的表达发生了可遗传的变化的一门遗传学分支学科。“epigenetics”一词最早由Waddington于1942年提出[1]，是一种与遗传学（genetics）相对应的概念，主要研究基因型和表型的关系。Holiday[1]在1987年对表观遗传学作出了更为系统的论述，即指“没有DNA序列变化、但可遗传的基因表达改变”。表观遗传学的分子机制包括DNA甲基化（DNA methylation）、组蛋白修饰（histone modification）、染色质重塑（chromatin remodeling）和RNA干扰（RNA interference）4种。骨髓增生异常综合征（myelodysplastic syndrome, MDS）是一组起源于造血干细胞的异质性髓系克隆性疾病，其特点是髓系细胞分化及发育异常，表现为无效造血、难治性血细胞减少和造血功能衰竭，可高风险向急性髓系白血病（acute myeloid leukemia, AML）转化。MDS的发生是一个多因素、多步骤的过程，除有一系列的细胞遗传学改变外，表观遗传学的异常在MDS的发病机制中也起着非常重要的作用。由于表观遗传改变具有可逆性，故能逆转表观遗传异常的药物成为近年MDS治疗的新策略[2]。

MDS的表观遗传异常主要涉及DNA甲基化和组蛋白去乙酰化（histone deacetylation）等。DNA甲基化由DNA甲基转移酶（DNA methyltransferase, DNMT）催化；组蛋白乙酰化则受两种作用相反的酶即组蛋白乙酰转移酶（histone acetyltransferase, HAT）和组蛋白去乙酰酶（histone deacetylase, HDAC）的调控[3]。抑癌基因的DNA甲基化或组蛋白去乙酰化会导致抑癌基因的静默，与MDS的发生、发展和预后密切相关。DNMT抑制剂和HDAC抑制剂的临床应用不仅为MDS治疗提供了新的手段，而且也为其他肿瘤的治疗提供了借鉴，因为表观遗传异常也普遍存在于其他实体或非实体肿瘤中[4]。

1 DNMT抑制剂治疗MDS

甲基化异常是最常见、也是目前研究得最多的肿瘤表观遗传改变。肿瘤细胞DNA在基因启动子区域的CpG岛的高度甲基化会改变染色质的构象、抑制基因的转录，从而使基因表达静默。迄今为止，美国FDA共批准过两个具有表观遗传疗效的药物用于MDS的治疗，它们分别是阿扎胞苷（azacytidine, 即5-氮杂胞苷，5-AZA）和地西他滨（decitabine, 即5-氮杂-2’-脱氧胞苷, DAC）[5]。这两个药物均为核苷类DNMT抑制剂，可通过磷酸化后掺合到基因组DNA中与DNMT形成共价复合物、抑制DNMT与DNA结合而发挥转甲基活性、最终诱导DNA去甲基化[3,6]。

1.1 5-AZA

5-AZA于1963年被合成，此后曾进行用于治疗AML的临床研究并被证明有效[7]，2004年5月被美国FDA批准用于MDS治疗[8]，是第一个靶向表观遗传的DNMT抑制剂，批准依据是一项代号为“美国癌症与白血病研究组B（Cancer and Leukemia Group B, CALGB）9221”的随机、对照临床研究数据[8-10]。该研究纳入191例《国际预后评分系统（International Prognostic Scoring System, IPSS）》评分为高危、中危-2和中危-1并伴进行性血细胞减少的MDS患者，比较了5-AZA与最佳支持治疗（best supportive care, BSC）的疗效。结果显示，接受5-AZA皮下注射75 mg/（m2·d）共7 d、每4周重复1个疗程治疗患者的生活质量明显改善、输血需求明显减少且高危MDS患者向AML转化或死亡的时间明显延迟。在另一项代号为“AZA-001”的国际多中心、平行、开放试验中，358例高危MDS患者被随机分成5-AZA治疗组和传统治疗（BSC、小剂量阿糖胞苷、强诱导化疗）组。结果显示，5-AZA组患者的总生存期明显改善：5-AZA组和传统治疗组的中位生存期分别为24.5和15个月（P＝0.000 1），2年生存率分别为51%（42.1%～58.8%）和26%（18.7%～34.3%）。5-AZA组的完全缓解率达17%、总有效率为49%，均优于传统治疗组[11]。这些数据表明，5-AZA治疗可有效延长高危MDS患者的总生存期及进展至AML或死亡的时间。5-AZA治疗也可有效延长老年高危MDS患者的总生存期及进展至AML或死亡的时间[12]。Musto等[13]回顾性分析了74例接受5-AZA治疗的低危或中危-1 MDS患者的情况，发现总反应率为45.9%，其中64例患者经4个疗程治疗后的总反应率为51.6%、中位反应时间为6个月、中位随访15个月时的生存率为71.0%，证明5-AZA治疗不仅可以延缓高危MDS进展、而且对低危MDS患者也有一定的疗效。

美国FDA批准的5-AZA治疗方案原为皮下注射75 mg/（m2·d）共7 d、每4周重复1个疗程，至少连续用4个疗程；2007年1月，美国FDA又批准了5-AZA的经静脉内给药方案[14]。5-AZA已于2010年被美国国家癌症综合网络发表的《临床实践指南》列为对中危-2和高危MDS患者有Ⅰ类证据的优选治疗药物[15]，是中危和高危MDS、尤其是不能耐受化疗的老年MDS患者的重要治疗选择。

1.2 DAC

5-AZA是DAC 的一种前体药物。DAC于1964年被合成，在体外的去甲基化作用较5-AZA高30倍以上，最初亦用于AML治疗研究[7]。对DAC的研究几乎与5-AZA同时进行[4]。DAC在高剂量时有细胞毒作用、在低剂量时有去甲基化作用，治疗MDS有剂量低和毒性低的优势[16]。DAC于2006年5月被美国FDA批准用于中危-2和高危MDS治疗，是第2个靶向表观遗传的DNMT抑制剂，批准依据是一项代号为“NCT 00071799”的在美国和加拿大共22家医院的临床中心进行的国际多中心、随机、对照试验数据。该试验纳入358例高危MDS患者，结果显示与BSC组相比，DAC治疗组的总缓解率和总改善率明显更高，且有8%患者的细胞遗传学改善，说明DAC可以改变MDS的病程[11,17]。2008年9月，中国国家食品与药品监督管理局也批准DAC用于中危-2和高危MDS治疗[18]。

DAC的治疗方案有3 d和5 d方案两种，分别是每8小时经静脉内输注（＞3 h）1次15 mg/m2连用3 d、每6周为1个疗程和每天经静脉内输注（＞1 h）20 mg/m2连用5 d、每4周为1个疗程。5 d方案的耐受性和治疗反应率均更好，常见不良反应是骨髓抑制、恶心和皮疹等（存在个体差异）。低危MDS患者接受DAC每天皮下注射20 mg/m2连用3 d或每周3次治疗也可获得良好的疗效[19]。

2 HDAC抑制剂治疗MDS

组蛋白修饰比DNA甲基化复杂得多，包括组蛋白的乙酰化、磷酸化、甲基化、泛素化、糖基化、二磷酸腺苷核糖基化和羰基化等，其中研究得最多的是乙酰化。染色质转录状态依赖于组蛋白编码，HDAC在染色质构象改变中也起部分作用。组蛋白尾部赖氨酸残基的局部修饰会影响染色质的构象和转录。通常，组蛋白赖氨酸残基的乙酰化与转录激活状态的染色质（常染色质）相关，而组蛋白的去乙酰化与转录失活状态的染色质（异染色质）相关[20]。组蛋白的磷酸化主要影响信号传导通路中相关基因的转录。组蛋白的乙酰化和磷酸化都是可逆的，但组蛋白的甲基化一直被认为是不可逆的过程。组蛋白甲基化和DNA甲基化会联合作用和共同参与基因静默，并通过DNA复制而传递下去[21]。鉴于组蛋白乙酰化具有可逆性的特征，目前MDS的表观遗传药物除DNMT抑制剂外还有HDAC抑制剂。

HDAC抑制剂是通过促进肿瘤细胞分化、抑制肿瘤细胞增殖和（或）凋亡、调控细胞周期而使静默的抑癌基因重新表达的[22-23]。HDAC抑制剂可依化学结构分为4类：①短链脂肪酸类物质，如丙戊酸（valproic acid）、丁酸酯类物质；②异羟肟酸（氧肟酸）类物质，如曲古抑菌素 A、伏立诺他（vorinostat）、LBH589/LAQ824、PXD101；③环肽类物质，如FK228、缩酚酸肽；④苯甲酰胺类物质，如地那林（tacedinaline）、MS-275[23-25]。20世纪90年代以来，越来越多的HDAC抑制剂被发现及用于血液系统肿瘤和实体瘤的治疗研究。新型HDAC抑制剂可在小剂量、低浓度下诱导肿瘤细胞分化和选择性凋亡，抗肿瘤谱广且对正常细胞无毒性。其中，丁酸酯类物质是第一类得到验证的HDAC抑制剂；vorinostat于2006年10月被美国FDA批准用于皮肤T细胞淋巴瘤治疗，是第一个被美国FDA批准的HDAC抑制剂[25]。

2001年起，HDAC抑制剂开始被用于MDS治疗研究。Kuendgen等[26]用丙戊酸联合全反式维甲酸治疗MDS，低危、中危-1、中危-2和高危MDS组的总反应率分别为8%、11%、22%和50%，治疗反应主要见于低危核型组。其他HDAC抑制剂苯丁酸酯（phenylbutyrate）、缩酚酸肽、LBH589、vorinostat和MS-275也在进行治疗MDS的Ⅰ或Ⅱ期临床试验，尽管反应率较DNMT抑制剂低，但显示有良好的安全性[26]。丙戊酸是一种抗癫痫药，在抗癫痫有效治疗浓度时表现出很强的HDAC抑制活性，国内研究也显示其治疗MDS有效[27-28]。

3 表观遗传药物的联合治疗

基于DNA甲基化和组蛋白修饰对抑癌基因静默的共同作用，推测DNMT抑制剂和HDAC抑制剂联合应用应有良好的协同作用。近年来进行的DNMT抑制剂5-AZA或DAC联合HDAC抑制剂丙戊酸或苯丁酸酯治疗MDS的Ⅰ、Ⅱ期临床试验显示，总反应率为54%、完全反应率为22%[25]。Gore等[29]发现，在治疗的第1个疗程就有与治疗相关的DNA甲基化逆转。但也有研究指出，合用丙戊酸并未提高疗效。Issa等[30]用DAC联合或不联合丙戊酸治疗67例MDS和AML患者，发现是否合用丙戊酸对疗效没有显著影响，推测这可能与DNA高甲基化水平仅部分通过组蛋白去乙酰化而致基因静默有关。当然，这些临床试验的病例数还偏少，最终结论仍待进一步的更大规模的临床随机试验的揭示。

4 结语

作为一种靶向治疗手段，表观遗传药物治疗MDS这种难治性恶性克隆性疾病有一定的疗效和优势，今后的研究将着重于表观遗传药物的理想剂量及治疗方案、表观遗传药物的精确作用机制、是否有可用于预测疗效或耐药的生物标记以及新药开发等方面。5-AZA的口服前体药物 2’,3’,5’-三乙酰基 -5-阿扎胞苷（2’,3’,5’-triacetyl-5-azacitidine, TAC）目前已经完成动物试验，即将进入临床试验。作为5-AZA的前体药物，持续口服TAC可使患者持续暴露于小剂量、低毒性的5-AZA治疗中，有利于延缓DNA低甲基化作用并减缓MDS向AML的进展[31]。

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